Ahli Geologi Telah Menganalisis Secara Dekat Dua ‘Gumpalan’ Aneh yang Terdeteksi Jauh di Dalam Bumi

Interior bumi bukanlah tumpukan lapisan yang seragam. Jauh di dalam lapisan tengahnya yang tebal terdapat dua gumpalan bahan termokimia yang sangat besar.

Sampai hari ini, para ilmuwan masih tidak tahu dari mana kedua struktur kolosal ini berasal atau mengapa mereka memiliki ketinggian yang berbeda, tetapi serangkaian model geodinamika baru telah menemukan jawaban yang mungkin untuk misteri terakhir.

Reservoir tersembunyi ini terletak di belahan dunia yang berlawanan, dan dilihat dari perambatan gelombang seismik yang dalam, gumpalan di bawah benua Afrika lebih dari dua kali lebih tinggi dari yang ada di bawah lautan Pasifik.

Setelah menjalankan ratusan simulasi, penulis studi baru berpikir gumpalan di bawah benua Afrika kurang padat dan kurang stabil daripada rekan Pasifiknya, dan itulah mengapa gumpalan itu jauh lebih tinggi.

“Perhitungan kami menemukan bahwa volume awal gumpalan tidak mempengaruhi tinggi mereka,” menjelaskan ahli geologi Qian Yuan dari Arizona State University.

“Ketinggian gumpalan sebagian besar dikendalikan oleh seberapa padatnya dan viskositas mantel di sekitarnya.”

Tampilan 3D dari gumpalan di mantel bumi di bawah Afrika. (Mingming Li/ASU)

Salah satu lapisan utama di dalam Bumi adalah kekacauan panas dan sedikit lengket yang dikenal sebagai mantel, lapisan batuan silikat yang berada di antara inti planet kita dan keraknya. Sementara mantelnya sebagian besar padat, ia berperilaku semacam tar pada rentang waktu yang lebih lama.

Seiring waktu, kolom batuan magma panas secara bertahap naik melalui mantel dan dianggap berkontribusi pada aktivitas vulkanik di permukaan planet.

Memahami apa yang terjadi di dalam mantel merupakan upaya penting dalam geologi.

Gumpalan Pasifik dan Afrika pertama kali ditemukan pada 1980-an. Dalam istilah ilmiah, ‘superplumes’ ini dikenal sebagai provinsi besar dengan kecepatan geser rendah (LLSVP).

Dibandingkan dengan LLSVP Pasifik, studi saat ini menemukan LLSVP Afrika membentang sekitar 1.000 kilometer lebih tinggi (621 mil), yang mendukung perkiraan sebelumnya.

Perbedaan ketinggian yang besar ini menunjukkan bahwa kedua gumpalan ini memiliki komposisi yang berbeda. Bagaimana ini berdampak pada mantel di sekitarnya, bagaimanapun, tidak jelas.

Mungkin sifat tumpukan Afrika yang kurang stabil, misalnya, dapat menjelaskan mengapa ada vulkanisme yang begitu intens di beberapa wilayah di benua itu. Itu juga bisa berdampak pada pergerakan lempeng tektonik, yang mengapung di mantel.

Model seismik lain telah menemukan LLSVP Afrika membentang hingga 1.500 kilometer di atas inti luar, sedangkan LLSVP Pasifik mencapai ketinggian maksimum 800 kilometer.

Dalam percobaan laboratorium yang berusaha untuk meniru interior Bumi, baik tumpukan Afrika dan Pasifik tampak berosilasi naik dan turun melalui mantel.

Penulis studi saat ini mengatakan ini mendukung interpretasi mereka bahwa LLSVP Afrika mungkin tidak stabil, dan hal yang sama bisa berlaku untuk LLSVP Pasifik, meskipun model mereka tidak menunjukkan hal ini.

Komposisi yang berbeda dari LLSVP Pasifik dan Afrika juga dapat dijelaskan oleh asal-usulnya. Para ilmuwan masih belum tahu dari mana gumpalan ini berasal, tetapi ada dua teori utama.

Salah satunya adalah bahwa tumpukan terbuat dari lempeng tektonik yang tersubduksiyang menyelinap ke dalam mantel, menjadi sangat panas dan secara bertahap jatuh ke bawah, berkontribusi pada gumpalan.

Teori lain adalah bahwa gumpalan adalah sisa-sisa tumbukan purba antara Bumi dan protoplanet Thea, yang memberi kita Bulan.

Teori-teorinya juga tidak saling eksklusif. Misalnya, mungkin Thea berkontribusi lebih pada satu gumpalan; ini bisa menjadi bagian dari alasan mengapa mereka terlihat sangat berbeda hari ini.

“Kombinasi kami dari analisis hasil seismik dan pemodelan geodinamika memberikan wawasan baru tentang sifat struktur terbesar Bumi di bagian dalam dan interaksinya dengan mantel di sekitarnya,” mengatakan Yuan.

“Pekerjaan ini memiliki implikasi luas bagi para ilmuwan yang mencoba memahami status masa kini dan evolusi struktur mantel dalam, dan sifat konveksi mantel.”

Studi ini dipublikasikan di Geosains Alam.